摘要：在众多冰区航行船舶冰阻力预报的方法中,冰水池模型试验是最为准确和可靠的一种方法。论文依托中国船舶科学研究中心小型冰水池,设计了一条破冰船船首模型,开展了不同航速下的层冰试验和预切割冰试验,研究冰阻力与速度的相关性。通过船首模型总冰阻力和不同部位冰阻力的精细测量,提取冰阻力的不同成分,分析总冰阻力与各分量之间的关系。利用水下摄录像系统,观测冰层破坏过程和破坏模式,分析船首-冰相互作用与破冰阻力的形成机理。研究结果可为冰区船性能预报与船型优化提供参考。

摘要：随着计算机技术的发展,数值计算方法已经成为研究冰区船航行性能的有效工具。本文在依托中国船舶科学研究中心小型冰水池(CSSRC SIMB)对破冰船艏部破冰阻力及破冰模式试验研究的基础上,采用离散元基本原理,建立离散元数值计算模型Bri-DEM,对连续破冰模式下船艏模型的破冰阻力进行数值计算,分析冰层破坏模式,并利用冰水池模型试验数据和经验公式对其进行校核,最后利用该计算模型对冰厚和船艏倾角的影响进行预报。研究成果可为冰区船舶冰阻力预报、航行性能评估和船型设计优化等提供有益的技术参考。

摘要：由各种垂直施力引起的冰层破坏是极地探索和利用活动中重要的工程场景,而冰强度特性对于活动于此区域的平台的结构强度和安全操控的设计评估有直接影响。本文依托中国船舶科学研究中心小型冰水池,制作盐水柱状模型冰,开展模型冰水平圆盘中心加载试验。试验对环向外沿均布支撑下的水平圆盘冰样中心区域垂直加载,利用测力系统记录冰样从起始承载直至弯曲破坏的力值曲线,根据受力峰值求取冰样破坏时的弯曲强度,利用影像系统捕捉冰样破坏失效细节,分析冰样承载失效过程。在此基础上,改变加载速度和冰样温度,开展系列试验测量,分析两个因素对模型冰弯曲强度的影响。本文工作为测量分析模型冰强度特性补充了一种可行手段,也为深入研究冰区结构物与冰层垂直作用机理和冰载荷形成机制建立了初步基础。

摘要：层冰是冰区海工结构作业时遭遇的主要冰况之一,直立结构是海工结构的常见构型,因此,开展层冰作用下直立结构冰载荷研究对海工结构抗冰强化设计和安全评估具有重要意义。本文首先对层冰与直立结构作用过程进行概括分析。然后开展直立圆柱结构冰载荷的机理性试验,研究层冰的失效行为以及结构冰载荷的特征。最后基于黏聚单元模型和海冰软化本构开发层冰与结构作用模拟的数值仿真模型,对层冰的裂纹扩展和破碎过程进行模拟,同时利用试验数据对数值仿真模型的正确性进行验证。本研究工作可为结构冰载荷的数值和试验研究奠定重要基础,为冰区海工结构的设计建造提供技术参考。

摘要：为探明宽大结构局部冰压特征,本文采用塔形框架加载装置和分布式压力传感器研究模型冰挤压失效模式下的冰压演化行为。结果表明,冰的非同时破坏进程可引起冰压显著的集中效应和随机效应,基于“事件-最大值”法提取冰压-加载面积特征点并对其进行指数分布包络拟合,统计典型超越概率下冰压-加载面积函数关系,形成对冰压分布及概率特征的数学表达。本文研究结果可为宽大结构冰压设计提供参考。